DE102022205383A1

DE102022205383A1 - Achse eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022205383A1
Application number: DE102022205383.4A
Authority: DE
Inventors: Moritz Gauger; Mario Reimann; Stefan Anspann; Peter Dengler; Jonathan Engbrecht; Robert Hecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023232341A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achse (30) eines Fahrzeugs mit einem ersten Achsrohr (32) und einem zweiten Achsrohr (34), mit diesen jeweils zugeordneten Bremsscheiben (18) einer Fahrzeugbremse. Die Achse (30) umfasst als tragende Struktur (54) ein Systemgehäuse (38) einer elektrischen Antriebseinheit (36), welche das erste und das zweite Achsrohr (32, 34) miteinander verbindet. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung der Achse (30) als Antriebsachse in einem elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug, insbesondere in einem leichten elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Achse eines Fahrzeugs mit einem ersten Achsrohr und einem zweiten Achsrohr, mit diesen jeweils zugeordneten Bremsscheiben einer Fahrzeugbremse. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Achse als Antriebsachse in einem elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug, insbesondere in einem leichten elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug.
Stand der Technik
Nutzfahrzeuge verfügen meist über angetriebene starre Hinterachsen, die in der Regel mittig ein Ausgleichsgetriebe aufweisen. Bei Nutzfahrzeugen kommen üblicherweise die Bauformen Banjoachse und Trichter- oder Trompetenachse zum Einsatz.
Die Bauform von starren Hinterachsen als Banjoachsen bietet den Vorteil, dass der gesamte Achskopf samt Ausgleichsgetriebe als Baugruppe außerhalb des Achsgehäuses montiert und eingestellt werden kann. Bei in der Regel in leichten Nutzfahrzeugen wie beispielsweise in Transportern eingesetzten Trichter- oder Trompetenachsen ist der Achskopf hingegen im Bereich des Ausgleichgetriebes quer in zwei Hälften geteilt. Dies bietet zwar hinsichtlich der Herstellung gegenüber der Banjoachse Kostenvorteile, zieht jedoch sehr aufwändige nachträgliche Montage- und Justierarbeiten nach sich.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Variante einer konventionell aufgebauten starren Hinterachse für ein leichtes Nutzfahrzeug bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird eine Achse eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei die Achse ein erstes Achsrohr und ein zweites Achsrohr umfasst, und diesen jeweils zugeordnete Bremsscheiben einer Fahrzeugbremse. Die Achse umfasst als tragende Struktur ein Systemgehäuse einer elektrischen Antriebseinheit, welche das erste und das zweite Achsrohr miteinander verbindet.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann die Integration einer elektrischen Antriebseinheit samt Komponenten, wie ein mehrstufiges Getriebe, ein Ausgleichsgetriebe (Differenzial) und einer elektrischen Maschine in einem gemeinsamen Systemgehäuse erreicht werden, wobei das Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit im eingebauten Zustand einen Achsrohrabschnitt der Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bildet.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse umfasst die elektrische Antriebseinheit eine elektrische Maschine mit einer Rotor-/Statorbaugruppe, ferner ein Getriebe sowie ein Ausgleichsgetriebe, die allesamt im Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit untergebracht sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse umfasst das Systemgehäuse darüber hinaus eine Parksperreneinheit.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse sind innerhalb des Systemgehäuses das Getriebe mit einer ersten Abdeckung, die Rotor-/Statorbaugruppe der elektrischen Maschine mit einer zweiten Abdeckung und schließlich das Ausgleichsgetriebemit einer dritten Abdeckung verschlossen. Die Anordnung von Abdeckungen an der Außenseite des als tragende Struktur in die Achse integrierten Systemgehäuses ermöglicht im Reparatur- oder Wartungsfall einen leichten Zugang von außen her, ohne dass das Systemgehäuse zu demontieren wäre.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse weist das Systemgehäuse einen Achsrohrabschnitt auf, der eine erste Flanschfläche und eine zweite Flanschfläche aufweist. Die am Achsrohrabschnitt angeordneten Flanschflächen bilden eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem ersten Achsrohr und dem zweiten Achsrohr der Achse.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse sind das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr mit dem Achsrohrabschnitt des Systemgehäuses an den Flanschflächen über Flanschverbindungen verbunden. Die Flanschverbindungen zwischen den Achsrohren einerseits und dem Achsrohrabschnitt im Systemgehäuse ermöglichen eine kostengünstige Befestigung der Achsrohre an beiden Seiten des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses.
Alternativ kann bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse vorgesehen sein, dass das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr in den Achsrohrabschnitt des Systemgehäuses eingepresst werden. In dieser Ausführungsvariante kann auf die Ausbildung von Flanschflächen und Flanschverbindungen verzichtet werden; das Einpressen des ersten Achsrohrs und des zweiten Achsrohrs in die entsprechenden Öffnungen des Achsrohrabschnitts kann beispielsweise im Wege des Einschrumpfens durchgeführt werden. In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse sind das Ausgleichsgetriebe, das Getriebe, die Rotor-/Statorbaugruppe der elektrischen Maschine im in die Achse als tragende Struktur eingebauten Zustand nach der Montage der Abdeckung von außen zugänglich. Dadurch können Reparaturen und Wartungsvorgänge erheblich leichter durchgeführt werden.
In einer weiteren sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse umfasst das Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit Anbindungsstellen für Längslenker und/oder weitere innenliegende Längslenker. Dadurch kann der Einbauvarianz des Systemgehäuses Rechnung getragen werden, da unterschiedliche Fahrzeugkarosseriegeometrien unterschiedliche Anbindungsstellen benötigen.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse umfasst das Systemgehäuse in diesem bereits integrierte domförmige Längslenkeranbindungen. Sind die Längslenkeranbindungen direkt am Systemgehäuse ausgebildet, so bedarf es keiner weiteren separaten Bauteile sowie keiner weiteren Montageschritte.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse sind beidseits des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses eine erste Adapterkonsole und eine zweite Adapterkonsole als separate Bauteile angeordnet. In dieser Ausführungsvariante der Anbindungsstellen für die Längslenker, d. h. als separate Bauteile in Form von Adapterkonsolen, kann die Varianz vom Systemgehäuse in die Adapterkonsolen verlagert werden. Dies bedeutet, dass das Systemgehäuse standardmäßig ausgebildet und produziert werden kann, während die unterschiedlichen Einbaugeometrien der Achse, d. h. deren Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugkarosserien beziehungsweise Fahrzeugkarosseriegeometrien, über die jeweilige Karosserie der Adapterkonsolen hergestellt werden.
In vorteilhafter Ausführungsvariante dieser Lösung können die Adapterkonsolen jeweils Bohrungsbilder aufweisen, die mit denjenigen der ersten Flanschfläche und der zweiten Flanschfläche an den Stirnseiten des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses korrespondieren. Dadurch lässt sich eine modulartige Bauweise erreichen, in der möglichst viele gleiche Bauteile verwendet werden, insbesondere gleiche Geometrie von Schnittstellen zwischen den Adapterkonsolen, dem ersten und dem zweiten Achsrohr sowie dem Achsrohrabschnitt des Systemgehäuses.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse lassen sich anstelle von Flanschverbindungen das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr in Öffnungen an den Stirnseiten des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses einpressen, vorzugsweise einschrumpfen. Dadurch können Flanschverbindungen sowie Verschraubungen eingespart werden, indem eine ohne Befestigungskomponenten herstellbare Schrumpfverbindung zwischen dem ersten und zweiten Achsrohr und dem Achsrohrabschnitt hergestellt wird.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse das erste und das zweite Achsrohr mittels stoffschlüssiger Verbindungen, die vorzugsweise als Schweißverbindungen ausgebildet werden, mit Stahlbuchsen zu verbinden, die in einander gegenüberliegenden Öffnungen des Systemgehäuses eingegossen werden.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Achse als Antriebsachse eines elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs, insbesondere eines leichten elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann eine einfache Integration einer elektrischen Antriebseinheit samt in dieser vorgesehenen Komponenten, wie Differenzialgetriebe und elektrische Maschine selbst, in eine starre mehrteilige elektrisch angetriebene Achse eines Nutzfahrzeugs erreicht werden. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bildet das Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit samt der darin aufgenommenen Komponenten eine tragende Struktur innerhalb der Achse, an der ein erstes Achsrohr und ein zweites Achsrohr an Flanschverbindungen befestigt werden können. In vorteilhafter Weise weist das Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit einen Achsrohrabschnitt auf, welcher an seinen beiden Stirnseiten jeweils Flanschflächen aufweist, an denen Flanschverbindungen bevorzugt als einfache Schraubverbindungen zu den korrespondierenden Enden des ersten Achsrohrs und des zweiten Achsrohrs befestigt werden können.
Alternativ besteht die Möglichkeit, das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr in den Achsrohrabschnitt des Systemgehäuses einzuschrumpfen oder einzupressen, sodass eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Achsrohrabschnitt und den beiden Achsrohren dargestellt werden kann.
In vorteilhafter Weise ist das Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit so beschaffen, dass in Fügerichtung in das gemeinsame Systemgehäuse gefügte Komponenten, so zum Beispiel die Rotor-/Statorbaugruppe, Getriebekomponenten eines ein- oder mehrstufigen Getriebes sowie die Komponenten des Differenzialgetriebes in Fügerichtungen montiert werden. Danach werden die Einbauöffnungen durch Abdeckungen verschlossen. Die gesamte Struktur, d. h. das vormontierte Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit ist im Endmontagezustand integraler Bestandteil einer elektrischen Achse, wobei die einzelnen Komponenten, d. h. Ausgleichsgetriebe, Getriebe und Rotor-/Statorbaugruppe der elektrischen Maschine nach Entfernung der entsprechenden Abdeckung von außen her zugänglich sind. Dazu bedarf es weder einer Demontage der Antriebseinheit als tragende Struktur aus der Achse an sich noch weiterer vorgeschalteter Montagevorbereitungen. Nach Entfernung der Abdeckungen an den entsprechenden Öffnungen des Systemgehäuses sind die genannten Komponenten von außen her zugänglich. Dies erleichtert nicht unerheblich Wartungs- und Reparaturarbeiten.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich eine Varianz in Bezug auf die Anbindungsstellen des Systemgehäuses der elektrischen Antriebseinheit bei dessen Integration in die Achse dadurch verbessern, dass beispielsweise Adapterkonsolen seitlich an Stirnflächen des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses angeordnet werden. Die Adapterkonsolen können als separate Bauteile ausgebildet sein, die mit einer Aufnahmegabel versehen sind, in welche beispielsweise weitere innenliegend angeordnete Längslenker eingelassen sind, die der Anbindung der Achse an die unterschiedlichen Fahrzeuggeometrien der Fahrzeugkarosserien ermöglichen und eine Führung der Achse bewirken. Die Längslenkeranbindungsstellen können einerseits als separate Bauteile in Form von Adapterkonsolen ausgebildet sein; darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Anbindungsstellen für die Längslenker andererseits auch als in das Systemgehäuse integrierte domförmige Erhebungen auszubilden. Auch in diesem Falle kann durch die Ausbildung der Längslenkeranbindungsstellen unterschiedlichen Einbaukonfigurationen bei den Fahrzeugherstellern Rechnung getragen werden und die Varianz vom Systemgehäuse der elektrischen Antriebseinheit in die Ausbildung der Längslenkeranbindungen verlagert werden.
Durch die Ausbildung einer ersten Flanschverbindung und einer zweiten Flanschverbindung zwischen dem ersten Achsrohr, dem zweiten Achsrohr und dem Achsrohrabschnitt des Systemgehäuses der elektrischen Antriebseinheit kann eine standardisierte Schnittstelle im Bereich der Stirnseiten des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses einerseits und dem ersten und dem zweiten Achsrohr hergestellt werden. Durch Flanschverbindungen können das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr in die Öffnungen des Achsrohrabschnitts des Systemgehäuses eingepresst vorzugsweise im Wege einer Schrumpfverbindung verbaut werden. Dies bietet den Vorteil, dass auf separate Verschraubungen, die Ausbildung von Bohrbildern in den Flanschflächen und dergleichen sowie auf aufwändige Montageschritte verzichtet werden könnte.
Eine weitere Ausbildungsmöglichkeit einer Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Achsrohr und dem Achsrohrabschnitt des Systemgehäuses ist dadurch gegeben, dass beispielsweise in das Systemgehäuse Stahlbuchsen eingegossen werden können. Zwischen den Innenumfangsflächen dieser in das Systemgehäuse an einander gegenüberliegenden Öffnungen eingegossenen Stahlbuchsen und den Außenumfängen der Achsrohre können beispielsweise stoffschlüssige Fügeverbindungen in Form von Schweißnähten vorgesehen werden. Auch auf diese Weise kann eine tragende Struktur zwischen dem Systemgehäuse und den Achsrohren der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigen:

1 eine konventionelle Starrachse eines leichten Nutzfahrzeugs mit in dieser mittig aufgenommenem Ausgleichsgetriebe,
2 eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Achse mit als tragende Struktur integrierter elektrischer Antriebseinheit zwischen einem ersten Achsrohr und einem zweiten Achsrohr,
3 eine Schnittdarstellung der Achse gemäß 2, wobei die Schnittebene durch die Achsrohre und zum Teil durch das Systemgehäuse verläuft,
4 eine perspektivische Draufsicht auf die elektrische Antriebseinheit,
5 eine Explosionsdarstellung der elektrischen Antriebseinheit mit den Komponenten, die in deren Systemgehäuse in Fügerichtungen montiert und abschließend über entsprechende Abdeckungen nach außen abgeschirmt werden,
6 eine aufgeschnittene Darstellung des Ausgleichsgetriebes,
7 eine Draufsicht auf ein Systemgehäuse einer elektrischen Antriebseinheit mit seitlich angeordneten Adapterkonsolen,
8 eine Seitenansicht auf eine seitlich am Systemgehäuse montierte Adapterkonsole,
9 eine elektrische Antriebseinheit als tragende Struktur zwischen zwei Achsrohren samt Lenkeranbindungen für weitere, innenliegend angeordnete Längslenker,
10 eine perspektivische Ansicht einer in das Systemgehäuse eingegossenen Stahlbuchse, mit welcher ein erstes Achsrohr stoffschlüssig verbunden ist und
11 das Systemgehäuse mit darin aufgenommener Leistungselektronik.

1 zeigt eine Ansicht einer Starrachse 10 eines leichten Nutzfahrzeugs. Die Starrachse 10 gemäß der perspektivischen Darstellung in 1 umfasst ein Differenzialgetriebe 12 sowie mehrere Achsanbindungen 14, über welche die Starrachse 10 mit einer hier nicht näher dargestellten Karosserie eines leichten Nutzfahrzeugs verbunden wird.
Das Ausgleichs- oder Differenzialgetriebe 12 der Starrachse 10 weist einen Eingang 16 für eine Antriebswelle auf, die von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs angetrieben wird.
An den beiden Enden der Starrachse 10 sind Bremsscheiben 18 einer Fahrzeugbremse vorgesehen; ferner befindet sich an den jeweiligen Enden der Starrachse 10 eine erste und eine zweite Radnabe 20, 22, die eine Anzahl von Radbolzen 24 aufweisen, an denen die hier nicht dargestellten über die Starrachse 10 angetriebenen Räder befestigt werden.
Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Baugruppe einer Achse 30 für ein elektrisch angetriebenes leichtes Nutzfahrzeug.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass eine Achse 30 die ersten und zweiten Radnaben 20, 22 aufnehmende Achsrohre, nämlich ein erstes Achsrohr 32 sowie ein zweites Achsrohr 34, umfasst. Zwischen den beiden Achsrohren 32, 34 der Achse 30 gemäß der perspektivischen Ansicht in 2 befindet sich eine elektrische Antriebseinheit 36. Die elektrische Antriebseinheit 36 umfasst außer einer elektrischen Maschine ein mehrstufiges Getriebe 40 sowie ein Ausgleichsgetriebe 42, welches auch als Differenzial bezeichnet wird. Die Komponenten der elektrischen Antriebseinheit 36, nämlich die elektrische Maschine, das mehrstufige Getriebe 40 sowie das Ausgleichsgetriebe 42, sind allesamt in einem diesen Komponenten gemeinsamem Systemgehäuse 38 untergebracht. Am Systemgehäuse 38 befindet sich ein Achsrohrabschnitt 82, von welchem gemäß der Darstellung in 2 Längslenkeranbindungen 45 ausgehen. In den Enden der Längslenkeranbindungen 45 sind ein Paar weiterer, innenliegend angeordneter Längslenker 102 gelagert.
Die in 2 in perspektivischer Ansicht dargestellte Achse 30 umfasst darüber hinaus einen Querlenker 46, der an dem ersten Achsrohr 32 und an dem zweiten Achsrohr 34 angelenkt ist. Aus 2 geht des Weiteren hervor, dass das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 die tragende Struktur 54 bildet, welche mit dem ersten Achsrohr 32 und dem zweiten Achsrohr 34 die Achse 30 bildet. Parallel zu den Federelementen 48, 50 erstrecken sich Stoßdämpfer 52, mit welchen die Achse 30 mit einer hier nicht näher dargestellten Karosserie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verbunden ist.
3 zeigt einen Schnitt durch die Achse 30, wobei der Schnitt durch die Symmetrieachse der Abtriebswellen 68, 70 verläuft.
3 zeigt, dass das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36, die tragende Struktur 54 zwischen dem ersten Achsrohr 32 und dem zweiten Achsrohr 34 bildet. Die hohl ausgebildeten Achsrohre 32, 34 nehmen die erste Abtriebswelle 68 sowie die zweite Abtriebswelle 70 auf. Deren Ritzel 72, 74 werden über das Ausgleichsgetriebe 42 angetrieben. Dies ist in der Darstellung gemäß 3 ebenfalls aufgeschnitten dargestellt. Aus der Schnittdarstellung gemäß 3 ergibt sich, dass ein Differenzialkäfig 64 des Ausgleichsgetriebes 42 über ein Differenzialrad 66 angetrieben ist. Die Ritzel 72, 74, über welche die erste Abtriebswelle 68 und die dieser gegenüberliegende zweite Abtriebswelle 70 angetrieben werden, sind Teil des Ausgleichsgetriebes 42.
Die über die Ritzel 72, 74 angetriebenen Abtriebswellen 68, 70 erstrecken sich durch den Achsrohrabschnitt 82 des Systemgehäuses 38. Der Achsrohrabschnitt 82 umfasst an seinen Enden Flanschflächen 84, 86 (vgl. Darstellung gemäß 4). Dort sind über eine erste Flanschverbindung 60 und über eine zweite Flanschverbindung 62 das erste Achsrohr 32 und das zweite Achsrohr 34 mit dem Achsrohrabschnitt 82 des Systemgehäuses 38 beispielsweise verschraubt. Mithin bilden die miteinander an den Flanschflächen 84, 86 (vgl. Darstellung gemäß 4) mit dem Achsrohrabschnitt 82 verschraubten Achsrohre 32, 34 die Achse 30, wobei das die tragende Struktur 54 bildende Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 in die Achse 30 gemäß den Darstellungen in den 2 und 3 integriert ist.
4 zeigt in perspektivischer Ansicht die elektrische Antriebseinheit 36.
Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 den Achsrohrabschnitt 82 umfasst. An dessen Stirnseiten befinden sich besagte erste Flanschflächen 84 sowie besagte zweite Flanschflächen 86 wie sie vorstehend im Zusammenhang mit den 2 und 3 bereits erwähnt wurden. Die ersten und zweiten Flanschflächen 84, 86 des Achsrohrabschnitts 82 sind beispielsweise mit einer Anzahl von Bohrungen versehen, sodass die in 4 nicht dargestellten ersten Achsrohre 32 und zweiten Achsrohre 34 an der ersten Flanschfläche 84 und der zweiten Flanschfläche 86 angeschraubt werden können. Ausgehend von dem ebenfalls hohl ausgebildeten Achsrohrabschnitt 82 des Systemgehäuses 38 erstrecken sich die Längslenkeranbindungen 45 von der Oberseite des Achsrohrabschnitts 82 gesehen in vertikale Richtung nach oben.
Aus der Darstellung gemäß 4 ergibt sich des Weiteren, dass beispielsweise auf der Getriebeseite des Systemgehäuses 38 eine erste Abdeckung 76 vorgesehen ist. Die erste Abdeckung 76 verschließt eine Öffnung, durch welche im Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 das mehrstufige Getriebe 40 eingebaut wird. Auf der dem mehrstufigen Getriebe 40 gegenüberliegenden Seite des Systemgehäuses 38 befindet sich eine zweite Abdeckung 78. Die zweite Abdeckung 78 verschließt eine Öffnung im Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36, über welche eine elektrische Maschine beziehungsweise deren Rotor-/Statorbaugruppe 90 (vgl. Explosionsdarstellung gemäß 5) im Systemgehäuse 38 montiert wird. Schließlich zeigt 4 eine dritte Abdeckung 80, welche eine Öffnung im Systemgehäuse 38 verschließt, in dem das Ausgleichsgetriebe 42 untergebracht ist.
Die in 4 in perspektivischer Ansicht dargestellte, mit demontierbaren Abdeckungen 76, 78, 80 versehene, elektrische Antriebseinheit 36 baut äußerst kompakt und kann gegebenenfalls neben den obenstehend bereits aufgezählten Komponenten mit einer Parksperreneinheit versehen sein, die ebenfalls in das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 integriert werden kann.
5 zeigt die elektrische Antriebseinheit 36 gemäß der Darstellung in 4 als Explosionsdarstellung. Aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass in dieser Explosionsdarstellung der elektrischen Antriebseinheit 36 die erste Abdeckung 76, die zweite Abdeckung 78 sowie die dritte Abdeckung 80 jeweils korrespondierend zu diesen ausgebildete Öffnungen im Systemgehäuse 38 verschließen. Nach Entfernung der besagten Abdeckungen 76, 78, 80 lassen sich die Komponenten der elektrischen Antriebseinheit 36 in das Systemgehäuse 38 montieren.
Nach Entfernung der ersten Abdeckung 76 auf der Getriebeseite des Systemgehäuses 38 werden dort Getriebekomponenten 88 des mehrstufigen Getriebes 40 in Fügerichtung 96 im Systemgehäuse 38 montiert. Nach Entfernung der der ersten Abdeckung 76 gegenüberliegenden zweiten Abdeckung 78 und Freigabe der entsprechenden Öffnung des Systemgehäuses 38 wird dort in Fügerichtung 96 eine Rotor-/Statorbaugruppe 90 einer elektrischen Maschine ebenfalls in Fügerichtung 96 in das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 eingeschoben.
Schließlich werden nach Entfernung der dritten Abdeckung 80 Komponenten 94 des Ausgleichsgetriebes 42 in das Systemgehäuse 38 eingefügt. Die Komponenten 94 des Ausgleichsgetriebes 42 werden mittels Lagerhalbschalen 92 ebenfalls in Fügerichtung 96 in der korrespondierenden Öffnung und dem korrespondierenden Hohlraum des gemeinsamen Systemgehäuses 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 gefügt. Nach dem Fügen der besagten Komponenten im Systemgehäuse 38 werden die Öffnungen im Systemgehäuse 38 durch die erste Abdeckung 76, die zweite Abdeckung 78 sowie die dritte Abdeckung 80 wieder verschlossen.
Eine derart beispielsweise vormontierte elektrische Antriebseinheit 36 wird wie in 5 dargestellt vormontiert und als tragende Struktur 54 in die Achse 30 gemäß den Darstellungen der 2 und 3 integriert. Die Integration der elektrischen Antriebseinheit 36 als tragende Struktur 54 in die Achse 30 erfolgt mittels der ersten Flanschfläche 84 beziehungsweise der zweiten Flanschfläche 86 an den Stirnseiten des Achsrohrabschnitts 82 des Systemgehäuses 38. Entsprechend der Dimensionierung sind die Flanschflächen 84, 86 mit einer Anzahl Öffnungen zur Erstellung der ersten und zweiten Flanschverbindung 60, 62 ausgelegt.
An der Oberseite des ebenfalls in das Systemgehäuse 38 integrierten Achsrohrabschnitts 82 erstrecken sich besagte Längslenkeranbindungen 45 im Wesentlichen in schräggestellte vertikale Richtung nach oben. An diesen werden in 2 gezeigte weitere innere Längslenker 102 angelenkt, um unterschiedlichen Varianten der elektrischen Antriebseinheit 36 in Bezug auf die Anbindung von Längslenkern 44 beziehungsweise weiteren inneren Längslenkern 102 Rechnung tragen zu können.
6 zeigt eine aufgeschnittene Darstellung des Ausgleichsgetriebes 42.
Aus 6 geht hervor, dass ein Ausgleichsgetriebe 42 als Unterbaugruppe in das Systemgehäuse 38 eingebaut ist. Der Differenzialkörper wird mit seinen Hauptlagern längs der Fahrzeugrichtung im Systemgehäuse 38 montiert. Dabei sind die beiden Lagersitze der Hauptlager geteilt ausgeführt, wobei eine Hälfte der geteilt ausgeführten Lagersitze sich im Systemgehäuse 38 befindet und deren Gegenstücke durch die in 5 bereits dargestellten beiden Lagerhalbschalen 92 gebildet werden. Diese werden mit ihren Gegenstücken innerhalb des Systemgehäuses 38 verschraubt. Der Vorteil bei dieser Art der Montage ist, dass das Systemgehäuse 38 als einteilig tragende Struktur 54 ausgeführt werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine annähernd mittige Teilung des Systemgehäuses 38 in zwei Hälften in Fahrzeuglängsrichtung vorzunehmen, vgl. Darstellungen der 7 und 11.
Der Darstellung gemäß 7 ist die Draufsicht auf das Systemgehäuse 38 zu entnehmen. Das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 ist in der Darstellung gemäß 7 entlang einer Teilungsebene 108 geteilt ausgeführt; ferner befinden sich an den Stirnseiten des Systemgehäuses 38 eine erste Adapterkonsole 98 sowie eine zweite Adapterkonsole 100. Die Adapterkonsolen 98, 100 können alternativ zu den in den 4 und 5 dargestellten Längslenkeranbindungen 45 auf dem Achsrohrabschnitt 82 des Systemgehäuses 38 ausgebildet sein. In der Darstellung gemäß 7 stellen die Adapterkonsolen 98, 100 separate Bauteile dar, die seitliche plattenähnliche Flächen aufweisen, die mit einem zu der ersten Flanschfläche 84 und zu der zweiten Flanschfläche 86 komplementären Bohrungsbild 106 bezüglich von Bohrungen versehen sind. Im oberen Bereich der ersten Adapterkonsole 98 sowie der zweiten Adapterkonsole 100 befinden sich Aufnahmegabeln 104, an denen die weiteren inneren Längslenker 102 angelenkt werden.
Je nach Konfiguration der Adapterkonsolen 98, 100 kann unterschiedlichen Einbauvarianten beziehungsweise Aufnahmevarianten der weiteren inneren Längslenker 102 Rechnung getragen werden, sodass die Einbauvarianz der elektrischen Antriebseinheit 36 beziehungsweise deren Anbindung an ein Chassis eines leichten elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs erheblich erweitert werden kann.
Auch die Konfiguration der im oberen Bereich der ersten Adapterkonsole 98 sowie der zweiten Adapterkonsole 100 ausgebildeten Aufnahmegabeln 104 kann an unterschiedliche Einbauvoraussetzungen angepasst werden. Während die in den 4 und 5 dargestellten Längslenkeranbindungen 45 direkt mit dem Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 verbunden sind, stellen die erste Adapterkonsole 98 sowie die zweite Adapterkonsole 100 separate seitlich an den Stirnseiten des Systemgehäuses 38 montierbare Bauteile dar.
Aus 8 geht eine Seitenansicht des Systemgehäuses 38 hervor. In der Darstellung gemäß 8 ist die zweite Adapterkonsole 100 seitlich am Systemgehäuse 38 angeordnet und überdeckt mit ihrem Bohrungsbild 106 die am Systemgehäuse 38 ausgebildete zweite Flanschfläche 86. Das Bohrungsbild 106 der zweiten Adapterkonsole 100 sowie der zweiten Flanschfläche 86 des Achsrohrabschnitts 82 sind komplementär zueinander ausgeführt.
9 zeigt die Achse 30, welche abgesehen von der Geometrie des Systemgehäuses 38 der elektrischen Antriebseinheit 36, ähnlich aufgebaut ist wie die in den 2 und 3 dargestellte Achse 30. Auch aus der perspektivischen Darstellung gemäß 9 geht hervor, dass die elektrische Antriebseinheit 36 eine tragende Struktur 54 der Achse 30 darstellt. An den ersten und zweiten Flanschflächen 84, 86 sind die ersten und zweiten Flanschverbindungen 60, 62 (vgl. Darstellung gemäß 3) ausgeführt, sodass die Baugruppen erstes Achsrohr 32, elektrische Antriebseinheit 36 und zweites Achsrohr 34 die wesentlichen Komponenten der Achse 30 darstellen. 9 zeigt des Weiteren, dass die Achse 30 an den Enden des ersten Achsrohrs 32 sowie des zweiten Achsrohrs 34 jeweils eine erste Radnabe 20 sowie eine zweite Radnabe 22 umfasst. Das erste Achsrohr 32 sowie das zweite Achsrohr 34 sind über einen Querlenker 46 miteinander verbunden. Ein jedes der beiden Achsrohre 32, 34 umfasst den Längslenker 44, mit welchem die Achse 30 im montierten Zustand mit der Karosserie eines Nutzfahrzeugs, insbesondere eines elektrisch angetriebenen leichten Nutzfahrzeugs, verbunden ist. Die ersten und zweiten Federelemente 48, 50 stehen repräsentativ für Anbindungsmöglichkeiten der Achse 30 mit der Karosserie eines leichten Nutzungsfahrzeugs beziehungsweise eines elektrisch angetriebenen leichten Nutzfahrzeugs. Die Federelemente 48, 50 stehen repräsentativ für Blattfedern, Spiralfedern oder Luftfederbälge und bedingen dadurch unterschiedliche Konfigurationen von Längslenkern 44 beziehungsweise weiteren inneren Längslenkern 102 zur Führung der Achse 30. Derzeit besteht eine hohe Varianz bei der Anbindung konventioneller Achsen, insbesondere Starrachsen 10 (vgl. Darstellung gemäß 1) aufgrund der unterschiedlichen Fahrzeugtypen und Fahrwerksgeometrien. Die unterschiedlichen ersten und zweiten Federelemente 48, 50 können Blattfedern, Spiralfedern, Luftfederbälge und dergleichen sein und benötigen unterschiedliche Längslenker 44 beziehungsweise weiter innen liegende Längslenker 102 zum Führen der Achse 30. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Achse 30 soll diese Varianz nicht im Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 abgebildet werden, sondern in den an das Systemgehäuse 38 angeflanschten Achsrohren 32, 34 beziehungsweise in den Längslenkeranbindungen 45 oder an den separaten Adapterkonsolen 98, 100 wie sie im Zusammenhang mit den 7 und 8 beschrieben sind.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die in 9 in perspektivischer Ansicht dargestellte Achse 30 die Stoßdämpfer 52 und teilweise dargestellte Längslenker 44 zum Führen und Anbinden der Achse 30 an die Karosserie des Fahrzeugs umfasst.
Wenngleich im vorstehenden Zusammenhang eine Integration des Systemgehäuses 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 über die erste und zweite Flanschverbindung 60, 62 an das erste Achsrohr 32 und an das zweite Achsrohr 34 dargestellt ist, besteht eine weitere Verbindungsmöglichkeit darin, das erste Achsrohr 32 und das zweite Achsrohr 34 in den Achsrohrabschnitt 82 beziehungsweise dessen stirnseitige Öffnungen einzupressen, beispielsweise im Wege einer Schrumpfverbindung. Für diesen Fall könnte eine Ausbildung der ersten und zweiten Flanschflächen 84, 86 an den Stirnseiten des Achsrohrabschnitts 82 eingespart werden.
10 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit einer Verbindung zwischen dem ersten Achsrohr 32 und dem Systemgehäuse 38. Dazu ist in das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36, die hier nicht dargestellt ist, eine Stahlbuchse 110 eingegossen. Die Stahlbuchse 110 erstreckt sich vollumfänglich um das erste Achsrohr 32 und ist mit dessen Außenmantel durch eine stoffschlüssige Verbindung 112 verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung 112 gemäß der Darstellung in 9 zwischen der Stahlbuchse 110 und dem ersten Achsrohr 32 kann bevorzugt durch eine Schweißverbindung dargestellt werden. Durch das hohl ausgebildete erste Achsrohr 32 erstreckt sich analog zu den vorstehenden Darstellungen, insbesondere zur Schnittdarstellung gemäß 3, in diesem Falle die erste Abtriebswelle 68 zu einem hier nicht näher dargestellten Rad eines leichten Nutzfahrzeugs, insbesondere eines elektrisch angetriebenen leichten Nutzfahrzeugs.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann der hohen Varianz hinsichtlich der Montage der Achse 30 an unterschiedlich ausgebildete Fahrzeugtypen und Fahrwerksgeometrien Rechnung getragen werden. So können die Längslenkeranbindungen 45 sowohl als an den Achsrohrabschnitt 82 des Systemgehäuses 38 integrierte Bauteile ausgebildet werden; des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Längslenkeranbindungen 45 auch so zu gestalten, dass diese als erste und zweite Adapterkonsolen 98, 100 ausgebildet werden können und mithin als separate Bauteile vorliegen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Achse 30 zeichnet sich ferner dadurch aus, dass bei montierter elektrischer Antriebseinheit 36, d. h. mithin vorliegender Flanschverbindungen 60, 62 mit dem ersten Achsrohr 32 beziehungsweise mit dem zweiten Achsrohr 34 eine Zugänglichkeit des Systemgehäuses 38 für Wartungs- und Reparaturzwecke gewahrt bleibt. Nach der Montage der entsprechenden Abdeckungen 76, 78, 80 wie vorstehend beschrieben, besteht auch im eingebauten Zustand der elektrischen Antriebseinheit 36 in die Achse 30 eine Zugänglichkeit von außen zur Durchführung von Wartungs- und Reparaturarbeiten, ohne das Erfordernis, das Systemgehäuse 38 der elektrischen Antriebseinheit 36 aus der Achse 30 auszubauen.
11 ist das Systemgehäuse 38 mit darin aufgenommener Leistungselektronik 114 zu entnehmen.
Der perspektivisch dargestellten 11 ist zu entnehmen, dass eine Leistungselektronik 114 oberhalb oder auch seitlich des Systemgehäuses 38 angeordnet werden kann. In der Darstellung gemäß 11 ist das Gehäuse der Leistungselektronik 114 in das Systemgehäuse 38 integriert. Es kann jedoch auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Systemgehäuse 38 für die elektrische Maschine und der Leistungselektronik 114 mit einer elektrischen Verbindung in Gestalt eines Kabels vorgesehen werden. Die Leistungselektronik 114 kann mit ihrem Gehäuse in das Systemgehäuse 38 integriert sein und mit der elektrischen Maschine innerhalb des Systemgehäuses 38 elektrisch verbunden sein. Dabei kann auf das Vorsehen einer extern verlaufenden elektrischen Verbindung in Gestalt eines elektrischen Kabels verzichtet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Achse (30) eines Fahrzeugs mit einem ersten Achsrohr (32) und einem zweiten Achsrohr (34), mit diesen jeweils zugeordneten Bremsscheiben (18) einer Fahrzeugbremse, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (30) als tragende Struktur (54) ein Systemgehäuse (38) einer elektrischen Antriebseinheit (36) umfasst, welche das erste und das zweite Achsrohr (32, 34) miteinander verbindet.
Achse (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (36) eine elektrische Maschine mit Rotor-/Statorbaugruppe (90), ein mehrstufiges Getriebe (40) und ein Ausgleichsgetriebe (42) umfasst, die im Systemgehäuse (38) untergebracht sind.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemgehäuse (38) eine Parksperreneinheit umfasst.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Systemgehäuse (38) das mehrstufige Getriebe (40) mit einer ersten Abdeckung (76), die Rotor-/Statorbaugruppe (90) der elektrischen Maschine mit einer zweiten Abdeckung (78) und das Ausgleichsgetriebe (42) mit einer dritten Abdeckung (80) verschlossen sind.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemgehäuse (38) einen Achsrohrabschnitt (82) umfasst, der eine erste Flanschfläche (84) und eine zweite Flanschfläche (86) aufweist.
Achse (30) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Achsrohr (32) und das zweite Achsrohr (34) mit dem Achsrohrabschnitt (82) des Systemgehäuses (38) an den Flanschflächen (84, 86) über Flanschverbindungen (60, 62) verbunden sind.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Achsrohr (32) und das zweite Achsrohr (34) in den Achsrohrabschnitt (82) des Systemgehäuses (38) eingepresst sind.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe (42), das mehrstufige Getriebe (40) und die Rotor-/Statorbaugruppe (90) der elektrischen Maschine im in die Achse (30) als tragende Struktur (54) eingebauten Zustand des Systemgehäuses (38) Zustand nach Demontage der Abdeckungen (76, 78, 80) von außen her zugänglich sind.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemgehäuse (38) Anbindungsstellen (45; 98, 100) für Längslenker (44) und/oder weitere innere Längslenker (102) umfasst.
Achse (30) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemgehäuse (38) in diese integrierte domförmige Längslenkeranbindungen (45) aufweist.
Achse (30) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits des Achsrohrabschnitts (82) des Systemgehäuses (38) eine erste Adapterkonsole (98) und eine zweite Adapterkonsole (100) als separate Bauteile angeordnet sind.
Achse (30) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterkonsolen (98, 100) jeweils Bohrungsbilder (106) aufweisen, die zu denjenigen der ersten Flanschfläche (84) und der zweiten Flanschfläche (86) an Stirnseiten des Achsrohrabschnitts (82) korrespondieren und die Adapterkonsolen (98, 100) Aufnahmegabeln (104) zur Befestigung der weiteren inneren Längslenker (102) aufweisen.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Achsrohre (32, 34) in Stirnseiten des Achsrohrabschnitts (82) des Systemgehäuses (38) eingepresst, vorzugsweise eingeschrumpft, sind.
Achse (30) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Achsrohre (32, 34) mittels stoffschlüssiger Verbindungen (112), vorzugsweise Schweißverbindungen, mit Stahlbuchsen (110) verbunden sind, die in einander gegenüberliegenden Öffnungen des Systemgehäuses (38) eingegossen sind.
Verwendung der Achse (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem leichten Nutzfahrzeug, insbesondere einem elektrisch angetriebenen leichten Nutzfahrzeug.